第十五届全国表面工程青年学术会议

深地油气装备在高温、高压、强腐蚀及复杂振动等极端工况下服役，摩擦磨损是导致密封失效与结构损伤的主要原因之一。橡塑阻尼材料及表面防护涂层在减振降噪与界面保护方面具有重要应用价值，但传统阻尼材料及防护涂层在摩擦作用下易发生磨损与性能退化，难以满足深地环境长期服役需求。围绕深地环境摩擦磨损与表面防护问题，本文系统开展了橡塑阻尼材料磨损失效机理、多功能复合涂层结构设计及摩擦学性能预测研究，构建了材料结构设计与摩擦学性能调控的研究体系。在磨损机理方面，通过摩擦磨损试验与分子动力学模拟相结合的方法，揭示了阻尼材料摩擦磨损以粘着磨损为主，其摩擦系数与磨损量与材料阻尼性能呈正相关关系，填料–基体界面作用强度是影响磨损行为的关键因素。在涂层结构设计方面，提出基于二维材料与纳米容器协同构筑的复合填料结构，将MXene与介孔SiO₂纳米容器构建为加载结构并引入材料体系中，实现涂层耐磨、耐腐蚀及自预警、自修复等多功能协同提升。研究结果表明，该复合材料在摩擦过程中能够形成稳定润滑膜并提高界面承载能力，磨损率显著降低，表现出优异的减摩抗磨性能及环境适应性。进一步地，引入机器学习方法建立复合涂层摩擦系数与磨损率预测模型，实现摩擦学性能的快速预测与材料参数优化，提高了材料设计效率与准确性。本研究从磨损机理、结构设计与性能预测三个层面开展系统研究，形成了面向深地极端环境的多功能表面防护材料设计方法，为深地装备关键部件的长寿命服役提供了理论依据与技术支撑。

深地环境；表面工程；复合涂层；MXene；摩擦磨损；机器学习